海綿城市公園綠地設(shè)計(jì)研究

崔 紅 虎

(太原市市政公用工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030002)

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·園林·綠化·

海綿城市公園綠地設(shè)計(jì)研究

崔 紅 虎

(太原市市政公用工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030002)

從雨水徑流量控制、防止地下水質(zhì)污染、充分利用雨水等方面，闡述了海綿城市公園綠地的設(shè)計(jì)目標(biāo)，并探討了公園體系及綠地的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，對(duì)我國(guó)海綿城市的建設(shè)和解決城市洪澇災(zāi)害問(wèn)題有一定的意義。

海綿城市，公園，綠地，雨水徑流量

1 概述

在經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的勢(shì)頭下，人民生活質(zhì)量水平得以不斷提高，截止到2015年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)化率已達(dá)到61.2%，城鎮(zhèn)常住人口高達(dá)7.9億。隨著我國(guó)城市化水平的逐漸提高，城市發(fā)生洪澇災(zāi)害的問(wèn)題越來(lái)越突出，尤其近年來(lái)城市雨水問(wèn)題逐漸引起人們的關(guān)注，很多城市面臨著只要下雨就發(fā)生洪澇災(zāi)害，如北京7·21暴雨災(zāi)害[1，2]。同時(shí)我國(guó)又是一個(gè)水資源嚴(yán)重缺乏的國(guó)家，我國(guó)的降雨分布非常不均勻，南方出現(xiàn)雨水多北方雨少，夏季雨水多冬季少[3-5]。補(bǔ)充陸地上水源的一個(gè)重要方法就是降雨，降雨的一部分滲入地下形成地下水，一部分通過(guò)蒸發(fā)再次形成云，但是隨著城市的快速發(fā)展，城市地面逐漸被水泥、瀝青等防水材料覆蓋，阻斷了雨水的自然循環(huán)過(guò)程，雨水無(wú)法滲透到地下形成地下水，當(dāng)降雨的流量超過(guò)城市雨水管網(wǎng)的排水能力時(shí)就會(huì)導(dǎo)致洪澇災(zāi)害。

當(dāng)前我國(guó)面臨的關(guān)于自然水問(wèn)題主要是城市發(fā)生洪澇災(zāi)害、雨水大量流失、居民用水產(chǎn)生污染等水資源安全問(wèn)題[6,7]。這些問(wèn)題開(kāi)始促使人們思考城市水元素的解決方法，解決城市水資源的問(wèn)題刻不容緩，2013年12月12日，習(xí)近平在《中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議》的講話中強(qiáng)調(diào)：“提升城市排水系統(tǒng)時(shí)要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來(lái)”。海綿城市的概念最初在2012年提出來(lái)，海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。海綿城市的生態(tài)建設(shè)理念在人們亟待需要解決城市水資源問(wèn)題的情況提出來(lái)的。海綿城市強(qiáng)調(diào)的是盡量不要影響原有的生態(tài)環(huán)境，從根本上減少雨水徑流，增加地下水補(bǔ)給量等。

本文通過(guò)對(duì)海綿城市的公園綠地設(shè)計(jì)的研究，通過(guò)對(duì)公園綠地的設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)方法三個(gè)方面來(lái)討論，得到海綿城市的綠地在調(diào)控雨水方面的優(yōu)勢(shì)和能力。公園作為城市中開(kāi)發(fā)程度最高和利用率最高的區(qū)域，在海綿城市建設(shè)中起著非常重要的作用[8]。如何在公園內(nèi)進(jìn)行有效的雨水管理，充分利用雨水資源，對(duì)我國(guó)海綿城市建設(shè)和解決城市洪澇災(zāi)害問(wèn)題有著重大意義。

2 海綿城市公園綠地的設(shè)計(jì)研究

2.1 公園綠地設(shè)計(jì)目標(biāo)

公園綠地具有天然獨(dú)特的城市洪水吸收潛力，但是根據(jù)目前我國(guó)城市發(fā)展的現(xiàn)狀，公園綠地并沒(méi)有在吸收雨水方面占據(jù)主導(dǎo)角色，而僅僅是起到了輔助作用。因此，我們需要在有限的公園資源中發(fā)揮最大的作用。首先最重要的就是根據(jù)不同的地理位置、地理環(huán)境、氣候條件、城市容量、人類(lèi)需求等制定可行的現(xiàn)實(shí)目標(biāo)[9]。如對(duì)于地處干燥，水資源匱乏的城市，應(yīng)注重提高雨水的滲透能力，提高雨水的儲(chǔ)蓄，降低地下水資源的短缺；對(duì)于地處濕潤(rùn)，水資源豐富的城市，應(yīng)注重減小雨水的滲透能力，提高雨水的引流作用，盡量避免過(guò)量雨水下滲；對(duì)于洪澇災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)，應(yīng)注重城市雨水的導(dǎo)流和下滲的共同作用來(lái)提高公園綠地的雨水調(diào)蓄能力；對(duì)于污染嚴(yán)重的地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)公園綠地的水質(zhì)凈化能力，對(duì)城市雨水初期徑流及生活污水進(jìn)行截污處理。

針對(duì)公園綠地的設(shè)計(jì)目標(biāo)，主要從以下幾個(gè)具體方面來(lái)實(shí)行：

首先是設(shè)計(jì)針對(duì)該城市所需要的雨水徑流量的控制目標(biāo)。提出海綿城市理念的初衷就是控制城市頻發(fā)的洪澇災(zāi)害，而由于城市特殊的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致雨水無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常導(dǎo)流，某時(shí)刻的雨水徑流量會(huì)產(chǎn)生突發(fā)峰值，因此在海綿城市建設(shè)的過(guò)程中，有必要通過(guò)城市公園綠地來(lái)有效控制雨水徑流量，讓暴雨在任何時(shí)刻都無(wú)法產(chǎn)生洪峰時(shí)段，從而避免發(fā)生城市洪澇災(zāi)害[10，11]。根據(jù)自然水文循環(huán)理論，對(duì)雨水徑流量的控制并不是越多越好，而是綜合考慮周邊匯水區(qū)的區(qū)域、規(guī)模和城市年均降水量，采取有效措施，以達(dá)到公園綠地雨水徑流量的動(dòng)態(tài)平衡。

其次是防止城市地下水質(zhì)的污染。地下水是城市的生命線，如果有害雨水通過(guò)某種途徑進(jìn)入地下水系統(tǒng)，后果將不堪設(shè)想，因此在設(shè)計(jì)海綿城市必須考慮防止水質(zhì)的污染。而公園綠地就是有效的途徑，公園綠地就是一個(gè)天然的凈化系統(tǒng)，綠地中可種植許多抗污染的植物，雨水通過(guò)植物龐大根系的吸收作用，土壤的強(qiáng)大的過(guò)濾能力，公園綠地可實(shí)現(xiàn)雨水的自然過(guò)濾，保證水質(zhì)的安全。

最后是可以充分利用雨水，將雨水達(dá)到最大利用率。當(dāng)前城市主要是以排水為主，這樣造成大量雨水的流失和浪費(fèi)，我們完全可以換個(gè)角度考慮，通過(guò)有效手段實(shí)現(xiàn)雨水的儲(chǔ)存，在無(wú)雨季節(jié)利用存儲(chǔ)的雨水來(lái)提高雨水的利用率。一方面促進(jìn)雨水下滲，補(bǔ)充地下水，另一方面將雨季收集的雨水作為公園景觀用水或居民生活用水，實(shí)現(xiàn)雨水回用，緩解旱季城市水資源短缺，減輕降雨時(shí)城市雨水管網(wǎng)的壓力。

2.2 公園體系設(shè)計(jì)規(guī)劃

海綿城市體系的構(gòu)建首先需要了解城市地勢(shì)最低的地方及城市最常發(fā)生洪澇災(zāi)害的區(qū)域，根據(jù)過(guò)去的水文資料和地理資料對(duì)城市地勢(shì)最低的地方及城市最常發(fā)生洪澇災(zāi)害區(qū)域進(jìn)行分析，判定城市洪水來(lái)源，從根本上解決城市內(nèi)澇。

對(duì)于城市產(chǎn)生破壞性災(zāi)害的洪澇災(zāi)害一般都來(lái)源于城市外圍的山體雨洪。暴雨在山體上停留時(shí)間很短，雨水會(huì)沿山勢(shì)而下，水流沖擊速度很大且流量很大，如北京7·21的暴雨災(zāi)害最嚴(yán)重就位于多山的房山區(qū)。圖1給出了傳統(tǒng)城市的雨洪狀況，由于傳統(tǒng)城市的水泥、瀝青和防水建材無(wú)法對(duì)雨水進(jìn)行吸收和緩沖，導(dǎo)致洪水的沖擊和內(nèi)澇。圖2給出了海綿城市的雨洪狀況，可以考慮在城市與山體之間設(shè)置具有對(duì)洪水起到緩沖和吸收的公園綠地，也可以通過(guò)改造原有公園綠地來(lái)提高雨水的吸收能力，充分發(fā)揮海綿城市的緩沖力與涵養(yǎng)力。

2.3 公園綠地設(shè)計(jì)方法

公園綠地的設(shè)計(jì)規(guī)模首先根據(jù)公園的服務(wù)半徑，結(jié)合周邊其他綠地分布情況與匯水情況進(jìn)行分析。首先，根據(jù)公園綠地的具體位置，設(shè)置周邊社區(qū)的雨水匯聚區(qū)；其次，根據(jù)公園綠地面積和周邊社區(qū)的雨水匯聚區(qū)，運(yùn)用雨水流量表達(dá)式可以得出公園綠地需要下滲和凈化的雨水總量。雨水流量表達(dá)式可表示為:

(1)

其中，α為雨水的徑流系數(shù)，根據(jù)城市土地性質(zhì)劃分，防水地面的徑流系數(shù)為0.7～0.9，綠地徑流系數(shù)為0.1～0.2；A為雨水流經(jīng)面積；q為降雨量。

根據(jù)式(1)可知，徑流系數(shù)越大，雨水流量越大；雨水流經(jīng)面積越大，雨水流量越大。可以根據(jù)不同的控制目標(biāo)來(lái)計(jì)算得到不同的綠地規(guī)模和滲水參數(shù)。

對(duì)于控制城市中的雨水流量還可以通過(guò)設(shè)計(jì)不同的地形構(gòu)型來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于凹形地面，可以設(shè)置雨水收納池來(lái)將雨水存儲(chǔ)起來(lái)；對(duì)于平坦地面，一般設(shè)置排水溝和排水槽來(lái)排水或者收集雨水；對(duì)于凸形地面，一般通過(guò)控制地面坡度來(lái)實(shí)現(xiàn)雨水的收集和控制。

不同的坡度產(chǎn)生的雨水徑流量和流速隨著地理坡度的變化而變化，坡度越大，雨水徑流量先增大后減小再增大，流速先快后慢再快；坡度越小，雨水徑流量先減小后增大再減小，流速先慢后快再慢。因此，坡度的變化存在一個(gè)臨界值可以實(shí)現(xiàn)雨水徑流量最小，流速最慢，這個(gè)值為26°～30°[12]。凸形地面坡度的設(shè)計(jì)方法主要為：設(shè)定臨界值坡度，降低雨水徑流量和流速；在雨水流經(jīng)地方設(shè)置障礙物，可以選擇一些防水材料或者種植一些耐水植物來(lái)減緩雨水沖刷；將坡地改造成臺(tái)地可以有效降低徑流量和流速。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)海綿城市公園綠地設(shè)計(jì)的研究，通過(guò)對(duì)公園綠地的設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)方法三個(gè)方面來(lái)討論，得到海綿城市的綠地在調(diào)控雨水方面的優(yōu)勢(shì)和能力。設(shè)計(jì)目標(biāo)主要從三方面考察：針對(duì)該城市所需要的雨水徑流量的控制目標(biāo)；防止城市地下水質(zhì)的污染；充分利用雨水。同時(shí)在設(shè)計(jì)規(guī)劃可以考慮在城市與山體之間設(shè)置具有對(duì)洪水起到緩沖和吸收的公園綠地。可以通過(guò)計(jì)算雨水流量規(guī)劃綠地規(guī)模和設(shè)置坡度來(lái)控制雨水的徑流量和流速。

[1] 楊 珊.海綿型住宅綠地中水元素的設(shè)計(jì)研究——以山西龍湖灣為例[D].西安：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016.

[2] 仇保興.海綿城市(LID)的內(nèi)涵、途徑與展望[J].給水排水,2015(3):1-7.

[3] 胡燦偉.“海綿城市”重構(gòu)城市水生態(tài)[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì),2015,31(7):10-13.

[4] 景天奕.海綿城市目標(biāo)下的居住區(qū)低影響開(kāi)發(fā)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)——以南京江心洲洲島家園為例[D].南京：南京大學(xué)，2015.

[5] 鄒 宇,許乙青,邱燦紅.南方多雨地區(qū)海綿城市建設(shè)研究——以湖南省寧鄉(xiāng)縣為例[J].經(jīng)濟(jì)地理,2015,35(9):65-71,78.

[6] 彭樂(lè)樂(lè).海綿城市目標(biāo)下的公園綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)研究——以福州市為例[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2016.

[7] Bruce A.DeVantier，Arlen D.Feldman.Review of GIS applications in hydrologic modeling[J].Journal of Water Resources Planning and Management,1993,119(2):246-261.

[8] 王思思.國(guó)外城市雨水利用的進(jìn)展[J].城市問(wèn)題,2009(10):79-84.

[9] 姬凌云.低沖擊開(kāi)發(fā)雨水管理策略及場(chǎng)地規(guī)劃實(shí)踐探索——北美國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)分析[J].城市發(fā)展研究,2014,21(2):1-6.

[10] Martin P.Sustainable urban drainage systems：Best Practice Manual for England,Scotland，Wales and Northern Ireland[M].Construction Industry Research & Information Association，London，2001.

[11] 弓亞棟.建設(shè)海綿城市的研究與實(shí)踐探索——以西安市某小區(qū)為例[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2015.

[12] 王詩(shī)鑫.城市公園中雨洪管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D].北京：北京建筑大學(xué)，2015.

The design and research on park green space in sponge city

Cui Honghu

(TaiyuanMunicipalPublicEngineeringQualitySupervisionStation,Taiyuan030002,China)

From the rain runoff control, prevention of groundwater pollution, making full use of rainwater and other aspects, this paper elaborated the design goal of sponge city park green space, and discussed the planning and design methods of park system and green, had certain significance to construction of our sponge city and solved the flood disasters problems.

sponge city, park, green space, rain runoff

1009-6825(2016)31-0200-02

2016-08-29

崔紅虎(1982- )，男，工程師

TU986

A